氨基酸是構(gòu)成蛋白質(zhì)的基本單位,也是生物體生命活動所必需的重要有機(jī)化合物。它們不僅在蛋白質(zhì)合成中起關(guān)鍵作用,還參與了許多生理過程,如代謝調(diào)節(jié)、神經(jīng)傳導(dǎo)和免疫反應(yīng)。近年來,隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展,氨基酸的研究領(lǐng)域得到了極大的擴(kuò)展,尤其是在疾病治療、營養(yǎng)補(bǔ)充和合成生物學(xué)中的應(yīng)用,備受關(guān)注。
麥克林提供各類氨基酸試劑及其衍生產(chǎn)品,具有純度等級高、生產(chǎn)工藝先進(jìn)、支持研發(fā)定制等特點,能被廣泛適用于各類科研項目、研究實驗中,歡迎選購。
本文通過以下幾點簡單介紹麥克林氨基酸試劑的產(chǎn)品特性及相關(guān)應(yīng)用:
1. 氨基酸的基本性質(zhì)和分類
2. 非天然氨基酸的應(yīng)用與研究
3. 保護(hù)氨基酸在化學(xué)合成中的重要性
4. 氨基酸的應(yīng)用
5. 麥克林氨基酸試劑及衍生產(chǎn)品介紹
氨基酸的基本性質(zhì)和分類
氨基酸分子由一個氨基(-NH?)、一個羧基(-COOH)、一個氫原子以及一個特定的側(cè)鏈(R基團(tuán))組成。根據(jù)R基團(tuán)的不同,氨基酸具有不同的物理化學(xué)性質(zhì),這些性質(zhì)直接影響它們在蛋白質(zhì)中的功能和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。氨基酸可以根據(jù)其來源和合成途徑進(jìn)行分類,包括天然氨基酸和非天然氨基酸。天然氨基酸是自然界中常見的20種標(biāo)準(zhǔn)氨基酸,而非天然氨基酸則是通過化學(xué)合成、酶促反應(yīng)或基因工程技術(shù)引入到蛋白質(zhì)中的不常見氨基酸。這些非天然氨基酸的引入擴(kuò)展了氨基酸的功能范圍,使得科學(xué)家們能夠設(shè)計出具有特殊性質(zhì)的蛋白質(zhì)或分子。
非天然氨基酸的應(yīng)用和研究
非天然氨基酸在生物學(xué)研究和生物工程中的應(yīng)用日益廣泛。通過將非天然氨基酸引入到蛋白質(zhì)中,研究人員能夠賦予蛋白質(zhì)新的功能,或是研究特定功能基團(tuán)對蛋白質(zhì)活性的影響。例如,在生物正交化學(xué)反應(yīng)中,利用非天然氨基酸可以引入特定的標(biāo)記或探針,實現(xiàn)對蛋白質(zhì)的實時追蹤和定位。
圖1 非天然氨基酸的細(xì)胞摻入與蛋白質(zhì)的生物正交標(biāo)記[1]
此外,非天然氨基酸在藥物開發(fā)中也展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。通過改變氨基酸側(cè)鏈的結(jié)構(gòu),可以設(shè)計出更具穩(wěn)定性和特異性的藥物分子。這種技術(shù)已經(jīng)被用于開發(fā)新型的蛋白質(zhì)藥物,如抗體和酶類藥物,進(jìn)一步推動了精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展。
圖2 一種在體內(nèi)將非天然氨基酸特異性引入蛋白質(zhì)的通用方法。PPi = 焦磷酸鹽[2]
保護(hù)氨基酸在化學(xué)合成中的重要性
在氨基酸的化學(xué)合成和多肽合成過程中,保護(hù)基團(tuán)的使用至關(guān)重要。保護(hù)氨基酸是指在氨基酸的合成過程中,關(guān)鍵的活性基團(tuán)被暫時保護(hù)起來,以避免不必要的副反應(yīng)。例如,在固相多肽合成中,使用保護(hù)基團(tuán)可以確保氨基酸的氨基和羧基在特定步驟中保持不活躍,只有在需要時才被釋放進(jìn)行反應(yīng)。這種策略極大地提高了合成復(fù)雜多肽和蛋白質(zhì)的效率與精度。在現(xiàn)代合成化學(xué)中,保護(hù)氨基酸的技術(shù)被廣泛應(yīng)用于開發(fā)新型藥物和功能性生物材料,為化學(xué)合成的可靠性和可控性提供了保障。
圖3 固相肽合成(SPPS)的過程[3]
氨基酸的應(yīng)用
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,氨基酸在多個領(lǐng)域的應(yīng)用得到了廣泛發(fā)展。在營養(yǎng)學(xué)領(lǐng)域,氨基酸補(bǔ)充劑已被廣泛用于運動員、老年人和特殊人群的膳食補(bǔ)充,以改善身體機(jī)能和提高免疫力。
在醫(yī)藥領(lǐng)域,氨基酸作為藥物開發(fā)的基礎(chǔ)材料,具有重要的應(yīng)用前景。例如,L-精氨酸在心血管疾病的治療中起到重要作用,其通過一氧化氮合成途徑改善血管功能。谷氨酰胺則被廣泛用于重癥患者的營養(yǎng)支持治療,特別是在應(yīng)激狀態(tài)下,有助于免疫功能的維持。
氨基酸還在合成生物學(xué)和生物工程領(lǐng)域中得到應(yīng)用。通過基因工程手段,可以合成具有特定功能的非天然氨基酸,從而設(shè)計出新型蛋白質(zhì)或酶。這為藥物開發(fā)、材料科學(xué)和工業(yè)酶的生產(chǎn)提供了新的途徑。
麥克林氨基酸試劑及衍生產(chǎn)品介紹
麥克林氨基酸試劑產(chǎn)品優(yōu)勢:
1.結(jié)構(gòu)新穎、品種繁多
2.純度等級高
3.生產(chǎn)工藝先進(jìn)
4.接受研發(fā)定制
天然氨基酸
L-天冬氨酸
超純生物試劑級, ≥99.5%(T)
L-谷氨酸
Ultra pure,≥99.5%(NT)
L-蛋氨酸(甲硫氨酸)
99%生物技術(shù)級
非天然氨基酸
保護(hù)氨基酸
參考文獻(xiàn)
[1] Lang, K., & Chin, J. W. (2014). Cellular incorporation of unnatural amino acids and bioorthogonal labeling of proteins. Chemical Reviews, 114(9), 4764-4806.
[2] Wang, L. and Schultz, P.G. (2005), Expanding the Genetic Code. Angewandte Chemie International Edition, 44: 34-66.
[3] Wang, L., Wang, N., Zhang, W. et al. Therapeutic peptides: current applications and future directions. Sig Transduct Target Ther 7, 48 (2022).
[4] Wu, G. (2009). Amino acids: metabolism, functions, and nutrition. Amino acids, 37(1), 1-17.
Brosnan, J. T. (2003). Interorgan amino acid transport and its regulation. Journal of Nutrition, 133(6), 2068S-2072S.
[5] Li, P., et al. (2007). Amino acids and immune function. British Journal of Nutrition, 98(2), 237-252.
[6] Li, X., et al. (2021). Branched-chain amino acids and insulin resistance: From molecular aspects to clinical solutions. Journal of Molecular Medicine, 99(5), 689-703.
[7] Chin, J. W. (2014). Expanding and reprogramming the genetic code of cells and animals. Annual Review of Biochemistry, 83, 379-408.
[8] Dawson, P. E., & Kent, S. B. (2000). Synthesis of native proteins by chemical ligation. Annual Review of Biochemistry, 69(1), 923-960.
[9] Merrifield, R. B. (1963). Solid phase peptide synthesis. I. The synthesis of a tetrapeptide. Journal of the American Chemical Society, 85(14), 2149-2154.
[10] Lang, K., & Chin, J. W. (2014). Cellular incorporation of unnatural amino acids and bioorthogonal labeling of proteins. Chemical Reviews, 114(9), 4764-4806.
[11] Muir, T. W., Sondhi, D., & Cole, P. A. (1998). Expressed protein ligation: A general method for protein engineering. Proceedings of the National Academy of Sciences, 95(12), 6705-6710.